Psychophysiologie und funktionelle Bildgebung der Modulation endogener Schmerzhemmsysteme unter Allgemeinanästhesie

• Applicant: Professor Dr. Christian Maihöfner
• Subject Area: Anaesthesiology
• Term: from 2005 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5397725

• Final Report Year: 2021

Final Report Abstract

Endogene pro- und antinozizeptive Systeme sind maßgeblich an der Modulation akuter und chronischer Schmerzzustände beteiligt. Diese Systeme werden vermutlich durch perioperativ eingesetzte Pharmaka (Anästhetika und Opioide) nachhaltig moduliert. Möglich ist dabei entweder eine Attenuierung dieser Systeme durch GABA-erge Narkotika (z. B. Propofol), oder eine Verstärkung durch Opioide im Sine einer Opioid-induzierten Hyperalgesie. Die Relevanz dieser Mechanismen für die Entstehung und Therapie postoperativer Schmerzen ist unklar. Durch die Kombination psychophysischer Untersuchungen mit funktioneller Bildgebung der zentralen Schmerzverarbeitung sollte in diesem Projekt der Einfluss von längeren repetitiven noxischen Reizen und der Allgemeinanästhesie auf endogene pro- und antinozizeptive Systeme untersucht werden. Insbesondere standen 4 Fragestellungen im Fokus dieses Projektes: 1. Kommt es unter repetitiver Applikation von Hyperalgesie-induzierenden Schmerzreizen zu einer Habituation von Algesie und/oder Hyperalgesie? 2. Welche kortikalen und subkortikalen Areale sind an der Vermittlung dieser Habituation beteiligt? 3. Kann eine Allgemeinanästhesie die Aktivität endogener Schmerzhemmsysteme beeinflussen – entweder im Sinne eines hypalgetischen oder hyperalgetischen Effektes? 4. Unterscheidet sich die Kombination von Propofol mit Remifentanil oder Propofol mit Remifentanil und S-Ketamin (Möglichkeit der Opioid-induzierten Hyperalgesie) von einer alleinigen Induktion der Anästhesie mit Propofol? Zur Beantwortung dieser Fragen sollten psychophysische Untersuchungen (quantitativ sensorische Testungen – QST, transdermales elektrisches Schmerzmodell) mit funktioneller Bildgebung (fMRI) der zentralen Schmerzverarbeitung kombiniert werden. Im Modell der elektrisch induzierten Hyperalgesie kam es sowohl zu kurz- als auch langfristigen Habituationsphänomenen. Ebenso entwickelte sich eine mechanische Hyperalgesie. In der funktionellen Bildgebung waren insbesondere Aktivierungen im Hirnstamm (PAG und ventrales tegmentales Areal) mit den psychophysischen Veränderungen assoziiert. Eine Narkose führte unabhängig von den jeweiligen Narkosegruppen konsistent zu einer signifikanten post-interventionellen Analgesie. Ein differentieller Effekt der verschiedenen Narkosearme zeigte sich nicht.

Publications

• (2007) Brain imaging of analgesic and antihyperalgesic effects of cyclooxygenase inhibition in an experimental human pain model: a functional MRI study. Eur J Neurosci 26(5):1344-56
  Maihöfner C, Ringler R, Herrndobler F, Koppert W
  
• (2009) High post surgical opioid requirements in Crohn's disease are not due to a general change in pain sensitivity. Eur J Pain 13(10):1036-42
  Huehne K, Leis S, Muenster T, Wehrfritz A, Winter S, Maihöfner C, Foertsch T, Croner R, Reis A, Winterpacht A, Rautenstrauss B
  
• (2009) Increase of propofol requirement after repeated administration for experimental anaesthesia. Eur J Anaesthesiol 26(9):799-801
  Ihmsen H, Jeleazcov C, Filitz J, Schwilden H, Schüttler J, Koppert W
  
• (2009) Medial prefrontal cortex activity is predictive for hyperalgesia and pharmacological antihyperalgesia. J Neurosci 29(19):6167-75
  Seifert F, Bschorer K, De Col R, Filitz J, Peltz E, Koppert W, Maihöfner C
  
• (2009) Modulation of cortical pain processing by cyclooxygenase inhibition: a functional MRI study. Schmerz 23(2):134-44
  Herrndobler F, Koppert W, Ringler R, Maihöfner C
  
• (2010) Aktuelle Erkenntnisse zur Pathophysiologie des CRPS I. Handchir Mikrochir Plast Chir 42(1):8-14
  Nickel FT, Maihöfner C
  
• (2010) Analgesic and antihyperalgesic properties of propofol in a human pain model. Anesthesiology 113(2):421-8
  Bandschapp O, Filitz J, Ihmsen H, Berset A, Urwyler A, Koppert W, Ruppen W
  
• (2010) Chronische Schmerzen nach Operationen – Topthema trotz dürftiger Studienlage. Anasthesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 45(7-8):478-9
  Koppert W
  
• (2010) Interaction of physostigmine and alfentanil in a human pain model. Br J Anaesth 104(3):359-68
  Wehrfritz AP, Ihmsen H, Schmidt S, Müller C, Filitz J, Schüttler J, Koppert W
  
• (2010) Lack of genetic association of neutral endopeptidase (NEP) with complex regional pain syndrome (CRPS). Neurosci Lett 472(1):19-23
  Huehne K, Schaal U, Leis S, Uebe S, Gosso MF, van den Maagdenberg AM, Maihöfner C, Birklein F, Rautenstrauss B, Winterpacht A
  
• (2010) Neuropathische Schmerzsyndrome und Neuroplastizität in der funktionellen Bildgebung. Schmerz 24(2):137-45
  Maihöfner C, Nickel FT, Seifert F
  
• (2011) Functional and structural imaging of pain-induced neuroplasticity. Curr Opin Anaesthesiol 24(5):515-23
  Seifert F, Maihöfner C
  
• (2011) Inhibition of hyperalgesia by conditioning electrical stimulation in a human pain model. Pain 152(6):1298-303
  Nickel FT, DeCol R, Jud S, Fasching PA, Seifert F, Maihöfner C
  
• (2014) Brain correlates of short-term habituation to repetitive electrical noxious stimulation. Eur J Pain 18(1):56-66
  Nickel FT, Ott S, Möhringer S, Saake M, Dörfler A, Seifert F, Maihöfner C
  
• (2016) Effects of Different Anesthetics on Pain Processing in an Experimental Human Pain Model. Pain Pract 16(7):820-30.
  Nickel FT, Ott S, Möhringer S, Münster T, Rieß S, Filitz J, Koppert W, Maihöfner C